首先我们要知道,一条指 令可以被划分为操作码字段和地址码字段两个部分,它们都是由二进制数字组成的。所以,如果要执行给定的指令,就必须对操作码进行测试,只有这样才能识别所要求的操作。 而指令译码器就是专门来做这项工作的。指令寄存器中操作码字段的被输出,就是指令译码器中的操作码字段被输入。
操作码在经过译码后,就可以向操作控制器发出具体操作的 特定信号。在计算机工作原理的基础上,冯•诺依曼又提出了计算 机的基本结构,他认为计算机所具有的结构特点是在完成指 定的计算森林指令、存储以及其他工作时,所使用的是单一的处理部件;所具有的存储单元是特定长度的线性组织;每一个存储 空间的单元都是直接寻址的;所使用的语言是低级的机器语 言,操作的指令能够通过操作码来完成简单的操作;能够对计算进行集中的顺序控制;硬件系统由运算器、存储器、控 制器、输入设备、输出设备五大部件组成,并且不同的部件之 间有不同的功能,相互协调共同完成计算机操作任务;采用二进制形式来表示数据和指令;在执行程序和处理数据时必须将 程序和数据先从外存储器装入主存储器中,然后才能使计算机 在工作时能够自动从存储器中取出指令并执行指令。
其实,计算机的工作过程和我们计算的过程差不多,只 是计算机的速度要比人脑的反应速度快很多。例如我们在计算3 + 2 —1 = ?的时候,我们首先是通过眼睛看到这个算式, 然后与大脑相连的神经再把我们看到的东西传送到大脑中去,大脑接到信号后再进行思考,然后根据算术法则来进行 一步步的计算,最后得出计算结果4,然后再把结果填写到 纸上。
那么,如果用计算机来计算呢?当我们在键盘上键入 “3 + 2 — 1”的算式时,计算机的控制器会首先通知输入设 备——键盘接收这个算式,然后再将这个算式送到存储器里记录下来,然后控制器再根据这个算式的内容来命令运算器对此进行计算,等到运算器算出运算结果时,并不是急于输 出结果,而是让存储器先存起来,等到控制器发出让输出设 备——显示器把计算机计算的结果在屏幕上显示出来的命令时,显示器才能将计算结果显示给我们看。
由此我们可以看出,计算机的工作原理是先由控制器发 动输入设备将计算机要执行的命令输入计算机内,然后再由运算器将存储器中的算式进行处理,最后把存储器中的最终 结果送到输出设备上。在这一过程中,控制器发挥着十分重 要的作用,它相当于人的大脑司令部,没有它的命令计算机就不能正常进行工作。
总之,计算机的基本工作原理就是依据冯•诺依曼原理 来进行的。其中一些关于硬件和软件是如何来工作的,在前 面我们已经介绍过了。计算机和人的大脑工作原理有一定的相似之处,因此,有人就说计算机是人体的另一个大脑。当 然,这只是一个比喻,不过从中我们也能更形象地理解计算 机是如何进行工作的。
既然这样,人与人是不同的,不同的人也会有不同的工作方式,那么计算机呢?计算机有哪些分 类呢?我们又如何来理解不同类型的计算机的工作原理呢?。
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